地震作用下库水位变化坝坡稳定性数值模拟

为探究地震作用引起库水位变化下坝坡渗透稳定性变化规律,利用Geostudio软件对三峡库区某边坡进行数值模拟,得到安全系数及Newmark位移变化曲线。计算结果表明,库水位水平越高,边坡安全系数越低,Newmark位移越大,最小安全系数的出现相对于地震的峰值加速度时刻有较大的滞后性;库水位骤降下,边坡安全系数随着库水位水平的逐渐下降,呈现先增大后减小的规律,库水位下降速率越大,边坡在库水位骤降与地震耦合情况下的最小稳定系数越小,最大Newmark位移也越大;边坡安全系数随着库水位水平的逐渐上升,呈现先减小后增大的规律,边坡在地震下的最大Newmark位移在库水位高程下降至157m之前呈现不断上升趋势。     

某碾压混凝土坝7号坝段异常水平位移原因分析

以某碾压混凝土坝7号坝段异常变形作为分析实例,根据坝体实测温度场,采用有限元法计算坝体温度变化对大坝水平位移的影响,采用混合模型法反演坝体弹性模量。分析结果表明,水位变化对7号坝段水平位移影响幅度在合理范围内,由于坝体温度场受气温影响小,温度分量占比较小,导致库水位分量占比相对较大,因此水平位移表现为与库水位相关性明显;考虑坝体温降及测值突变影响,坝体不存在明显趋势性位移;坝基趋势性位移主要发生在蓄水过程中,正常运行以来坝基向下游变形仅1 mm左右,不影响大坝安全运行。该结论为大坝安全性评价提供了可靠依据。     

木桥河水库面板坝缺陷渗透稳定性数值模拟研究

为研究木桥河水库面板坝不同缺陷在库水位变动工况下的上下游坝坡渗透稳定性规律,利用Geo-studio软件进行了数值模拟,得到了缺陷面板坝的坝后浸润线高程、渗漏量及稳定性变化规律,结果表明:库水位高程越高,面板坝坝后浸润线高程越高;坝体渗漏量越大,上游坝坡安全系数越大,下游坝坡安全系数越小;库水位骤降速率越大,最小安全系数出现的时刻越早,最小安全系数也越小;一旦面板发生缺陷,面板坝后的浸润线及渗漏量会出现较大增长,安全系数下降幅度也较大,缺陷高程越高,面板坝后浸润线高程及渗漏量越大,安全系数也越小。     

温度及水位变化对砌石拱坝应力位移影响分析

荷载作用条件下拱坝受力计算及应力位移分析是其结构设计的重要依据。基于双曲拱坝抵抗荷载作用形式主要有拱作用与梁作用,该文以乌溪水库砌石拱坝为例,采用内置拱梁分载计算理论的ADAO程序探究温度升降及库水位变化对砌石拱坝超静定结构应力、坝身径向及切向位移的影响。数据分析结果表明,死水位与校核洪水位时坝体大小主应力存在显著差异。与设计正常温降相比,设计正常温升对拱坝上游面小主应力影响不显著,增大了下游面中下部小主应力,降低了上下游面拱冠大主应力。砌石拱坝顶拱位移较其余部位显著,向下游位移显著大于上游,切向位移左右侧近似相同。坝体下部靠近基岩位置拉压应力显著大于中心侧。与变形相比,各工况下拱坝应力变化幅度更大,建议采用拱梁分载计算理论分析坝体荷载效应时,应更多关注其应力变化及分布。     

木河桥水库面板坝缺陷渗透稳定性数值模拟研究

为研究木河桥水库面板坝不同缺陷在库水位变动工况下的上下游坝坡渗透稳定性规律,利用Geo-studio软件进行数值模拟,得到缺陷面板坝的坝后浸润线高程、渗漏量及稳定性变化规律。研究结果表明,库水位高程越高,面板坝坝后浸润线高程越高,坝体的渗漏量越大,上游坝坡安全系数越大,下游坝坡安全系数越小;库水位骤降速率越大,最小安全系数出现的时刻越早,最小安全系数也越小;一旦面板发生缺陷,面板坝后的浸润线及渗漏量会出现较大的增长,安全系数下降幅度也较大,缺陷高程越高,面板坝后浸润线高程及渗漏量越大,安全系数也越小。     

陈村拱坝拱冠坝块向上游位移最不利运行状态分析

陈村拱坝拱冠部位有巨大的进水口结构悬出上游坝体,上游面坝身105米高程以下为倒悬,下游面坝身105米高程附近存在横贯拱冠所有坝块的水平裂缝,坝顶存在深度达3～5米的垂直裂缝,因此,拱冠坝体向上游位移的不利运行状态问题引起了人们的关注。本文以实测资料和有限元计算值为依据,结合坝体结构特点,对高温+低水位,高温+较高水位,低温+特低水位等运行状态进行了分析,提出了一些看法,供各有关方面参考。     

谷幅收缩变形对溪洛渡拱坝的安全影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期谷幅收缩现象较为明显,截止2017年5月19日,坝顶ＶＤＬ04测线谷幅变 形达到6．245ｃｍ,量值远超同类工程。在对谷幅变形进行函数拟合和收敛预测的基础上,对两岸谷幅应 用非线性有限元边界位移超载法,研究拱坝及基础应力、变形及塑性区变化规律,分析坝体－基础破坏 的薄弱部位及破坏方式,进行大坝在谷幅收缩极限状态下的安全评价。结果表明,随着谷幅变形超载倍 数的增大,死水位工况下游坝面420ｍ以下强约束区产生拉剪破坏区,并在下游坝面420ｍ以上生成左 右两个分支,沿左右拱端附近向上部高程发展,并向拱冠梁和坝体内部扩展;同时上游面以拱冠梁550ｍ 高程为中心发展出上游拉剪破坏区,并呈现对称扩展。正常蓄水工况,当谷幅超载倍数达到Ｋｃｚ＝3．0时 （ＶＤＬ04谷幅位移－22．436ｃｍ）,谷幅位移导致坝体塑性体积显著增长;而死水位工况,当谷幅超载系数 达到Ｋｃｚ＝2．0时（ＶＤＬ04谷幅位移－14．972ｃｍ）,谷幅位移导致坝体塑性体积快速增长。     

小浪底土石坝心墙拱效应分析

结合小浪底大坝监测资料,基于有效应力算法,采用一个能表征心墙拱效应强弱的评价指标,对大坝心墙拱效应进行计算。结果表明:施工期拱效应系数变化较稳定,竖向范围内坝体上部的拱效应比下部显著,同一高程拱效应系数中间部位最小,向上游和向下游逐渐增大,土压力呈马鞍形分布,心墙中部附近土压力最小;运行期同一高程拱效应从上游到下游依次减弱,拱效应系数主要受库水位和土体固结排水因素的影响,短期内受库水位影响大,长期则受土体固结排水的影响,拱效应系数的变化与库水位变化正相关,从总体趋势看,拱效应系数在缓慢减小;所有测点拱效应系数均大于零,说明坝体处于安全状态。     

乐滩水电站运行期大坝变形特性分析

以原型监测为基础,将实测值分析与理论推导相结合,对乐滩水电站运行期大坝变形的时空分布规律进行分析和评价。位移分析表明：坝基变形量及测值变幅普遍小于坝顶,由于分析时段内库水位变化较小,温度是影响坝体变形的控制因素;坝顶沉降量冬季大、夏季小,沿横河向呈不规则敞口＂U＂形分布,河谷坝段沉降普遍大于岸坡坝段;坝顶水平位移夏季向上游变化,冬季向下游变化,沿横河向呈不规则敞口＂W＂形分布,这与不同坝段的结构有关。挠度分析表明：坝体水平变形量随观测高程的降低呈递减规律,坝顶衰减速率快,至坝基变形趋于稳定。综合分析认为,坝体变形的时间演化规律和空间分布规律正常,大坝目前处于安全状态。     

高拱坝典型拱圈结构模型试验研究与有限元计算分析

某高拱坝坝高、库大,坝址区地质条件较为复杂。该坝体所受到的应力和产生的变形都直接影响到大坝的安全。针对该拱坝地质构造复杂程度较为突出的典型高程拱圈,以结构模型试验为主要研究手段,结合有限元计算,分析了该拱圈在正常工况下的应力和位移分布情况。试验得出:该拱圈的最大压应力出现在左拱端下游面,最大拉应力出现在左半拱端下游面中部,应力值满足规范要求,但呈现出一定的不对称性;两拱端径向和切向变位存在一定的差异,左拱端位移较右拱端大。有限元计算中对左岸增设了垫座进行加固,并计算得出最大压应力位于左岸坝体和垫座交角处,最大拉应力位于垫座上游面;最大顺河向位移位于拱冠梁附近,左岸的顺河向位移明显大于右岸。有限元计算得出的应力与位移分布规律及试验成果相似,两者互为补充。采用垫座加固后的拱圈应力和位移得到了一定程度的改善。鉴于该拱坝左右岸存在的软弱结构面对坝体应力及稳定性存在一定的影响,且因左右岸应力和位移分布呈现出一定的不对称性,建议对坝肩主要结构面采取一定的加固处理措施以确保工程的安全。     

某混凝土重力坝水平位移综合分析

介绍某混凝土重力坝水平位移采用引张线结合垂线的监测方法,根据大坝结构、水位、温度进行大坝水平位移综合分析。某混凝土重力坝水平位移与坝体结构、坝上下游水位、坝体温度有较强的相关性,主要表现为坝上水位升高时坝体向下游位移,坝上水位降低时坝体向上游位移,坝体温度降低时大坝收缩,坝体温度升高时大坝膨胀。     

水布垭面板堆石坝坝体后期变形时空分布规律研究

通过分析水布垭面板堆石坝的长期实测变形资料,对最大坝高断面和下游坝面的后期变形情况进行研究,揭示了坝体后期变形的时空分布规律.研究表明:沉降是坝体后期变形的主要形式;后期沉降增量基本随高程升高而增大,但后期水平位移增量的分布未表现出与高程的相关性;下游坝面后期变形阶段的三向变形增量的分布规律与面板堆石坝一般变形规律类似...     

基于ANSYS的深覆盖层混凝土面板堆石坝应力变形分析

为研究深覆盖层上的混凝土面板堆石坝应力变形特性,以察汗乌苏混凝土面板堆石坝为例,对堆石体采用Duncan Chang E-B本构模型,基于ANSYS软件使用有限元法对大坝进行模拟分析,得到坝体及混凝土面板在3种工况下的应力及位移分布结果。计算结果表明,随库水位增加,坝体大主应力逐渐增大而小主应力逐渐减小; 3种工况下在X向上游坝体发生逆流向横向位移且随库水位增加而减小,下游坝体发生顺流向横向位移且随库水位增加而增大,在Y向坝体均只发生向下的位移变形,随库水位增加变化不大;竣工后面板大主应力主要为压应力且随库水位增加而增大;竣工后面板由于发生横向变形而出现鼓起脱空现象,随库水位增加至正常蓄水位脱空现象逐渐消失,在Y向面板均只发生向下位移变形且随库水位增加而增大。     

碗窑水库大坝坝体水平位移监测资料浅析

在碗窑水库大坝蓄水后的有效观测时段内,对大坝水平位移、坝体挠度监测资料进行了定性的分析。分析结果表明,大坝坝体水平位移与库水位、温度的相关性较好,变化规律基本符合碾压混凝土重力坝变形的一般规律。     

水压和温度对龙羊峡重力拱坝水平位移的影响分析

【目的】为研究龙羊峡重力拱坝坝体水平位移与库水位变化之间存在的“相位差”并与一般混凝土坝位移随水位同步变化的规律进行对比，【方法】首先结合水压和温度对重力拱坝变形的作用机理，对存在“相位差”的原因进行假设。将龙羊峡重力拱坝的坝体水平位移分为四阶段，分析各阶段位移增量及变形速率，随后建立大坝三维模型，通过定量分析和有限元计算的方法对于上述假设进行验证。【结果】结果显示，对于重力拱坝，其水位及温度对位移均有较大影响。【结论】在无温度应力作用时，坝体径向位移随水位上升而向下游变形，在无水压力作用时，坝体径向位移随温度上升而向上游变形；龙羊峡重力拱坝水平位移一年中的变形主要分为四个阶段，水压和温度在各个阶段发挥着不同的作用，使各个阶段的变形速率不同，二者的综合作用导致了龙羊峡重力拱坝水平位移和库水位变化之间“相位差”的存在。     

库水位下降条件下土石坝渗流场数值模拟

以某水库土石坝为研究对象,利用Geo-Studio软件中的Seep/W模块对上游不同水位条件下的稳态渗流场和不同库水位下降速率条件下的瞬态渗流场进行数值模拟,分析了坝体浸润线、压力水头、体积含水量和水力梯度的变化规律。结果表明,在稳态渗流中,上游水位越高,坝体浸润线也越高,截面流量越大,坝体的安全性越低;库水位下降对坝体临水侧渗流场影响较大,且坝体内自由水面下降存在明显的滞后现象;水位下降速度越快,压力水头、体积含水量和水力梯度的变化对上游坝坡的安全稳定越不利。     

舟曲特大山洪泥石流堰塞坝稳定性分析

通过现场工程勘察、监测和试验等方法,查明舟曲泥石流堰塞坝体的物质组成、来源和形态。利用FLAC3D软件分析了坝体在不同水位、不同坡度、不同含水量、不同物质组成和地震工况下的位移场、应力场和安全系数,结果表明:坝体应力和位移随堰塞湖水位的升高而增大,但增幅较小;坝体稳定安全系数随堰塞湖水位的升高而降低,随着坝体材料含水量的减小坝体最大应力值增大,但增加范围较小,同时最大位移值减小,坝体稳定性增强;在Ⅷ度地震作用下,其应力和位移分布特征将发生巨大变化,应力和位移增加显著,位移值约为无震时的10倍。采用正交试验方法,研究了该泥石流堰塞坝体不同物质组成的物理力学性质对坝体位移、应力特征和安全系数的影响,结果表明:弹性模量对坝体位移影响显著,而黏聚力和内摩擦角对坝体位移影响较小;内摩擦角对边坡安全系数影响显著,黏聚力次之,而重度影响则明显小于内摩擦角和黏聚力。     

考虑库水可压缩性的拱坝动力响应分析

为探讨库水可压缩性在动力响应中的影响,以五嘎冲拱坝为例,采用三维有限元分析方法,进行地震动力时程分析,并将附加质量模型运算结果与其进行对比。计算结果表明,附加质量模型未考虑库水的可压缩性,降低了坝体的自振频率,夸大了动水压力的作用,对横河向和竖直向位移影响较小,增大了坝体顺河向位移;对拱向应力影响较小,但增大了坝体竖直向应力。     

水位升降速度对岩质岸坡变形及稳定性的影响

为研究水位升降速度对岩质岸坡变形及稳定性的影响,以某水库高陡边坡的库水位升降为背景,采用Geo-Studio系列有限元分析软件,对库水位升降进行了全过程缓变、全过程急变、单独急速降水及单独急速升水4种条件下的流固耦合数值模拟,研究库水位升降全过程中升降速度对岸坡岩体变形位移、"近似蠕变"及稳定安全系数的影响效应,单独升、降库水位条件下升降速度对岸坡岩体变形位移、稳定安全系数的影响规律。结果表明:增大库水位升降全过程速度对观测点位移极值、敏感性及变化普遍规律几乎无影响,但对位移变化速率影响较大,"近似蠕变"规律与各测区整体位移变化规律类似,但其位移曲线斜率较大,稳定安全系数在水位上升阶段及最高恒水位阶段整体表现较大,在下降阶段及最低水位阶段整体表现较小;增大单独下降速度时,位移极值几乎一致,稳定安全系数较小,曲线斜率较大;增大单独升高速度时,位移极值几乎一致,稳定安全系数较大,曲线斜率较大;岸坡稳定性评价应将稳定安全系数与观测点位移综合起来分析。     

天堂山拱坝运行期变形监测数据分析

根据天堂山拱坝运行期的变形监测数据,分析了天堂山拱坝运行期坝体和左岸坝肩的变形情况。变形监测成果表明,拱坝坝体水平位移变形与库水位相关性较强,坝体沉降变形较小,左岸坝肩F18断层带运行期向下游位移略有增加,后期需加强监测。